高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，所述動力裝置是一個帶余熱氣體進口的主換熱器通過管道分別串連接回熱器和離心式壓氣機，并串連接高壓渦輪和帶動力輸出軸的動力渦輪，在動力渦輪上設(shè)有管道與回熱器相連，高壓渦輪傳動軸與離心式壓氣機相連，使用時，主換熱器與余熱氣體管相連接，離心式壓氣機將常溫空氣輸入，經(jīng)主換熱器通過換熱后的空氣驅(qū)動高壓渦輪并驅(qū)動動力渦輪輸出動力供使用，同時，高壓渦輪帶動離心式壓氣機運轉(zhuǎn)，本發(fā)明可充分利用700℃以上的高溫氣體余熱，使之轉(zhuǎn)換為軸傳動動力使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體余熱利用裝置，具體的說是一種高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]很多耗能設(shè)備在運行過程中，都會產(chǎn)生大量的余熱排放，近幾年隨著節(jié)能降耗和低碳環(huán)保的要求加強，很多生產(chǎn)廠家都在開發(fā)研究余熱利用設(shè)備，但目前所進行研發(fā)的生產(chǎn)廠家中，大多集中在低溫和中溫余熱的利用方面，而700°C以上的高溫余熱利用由于難度高仍處于空白狀態(tài)，特別是高壓鍋爐和熱電設(shè)備的尾氣余熱利用設(shè)備更是難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述存在的高溫余熱利用的難點問題，提供一種高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，可將700°C以上的氣體余熱轉(zhuǎn)換為動力輸出而充分加以利用。
[0004]本發(fā)明包括動力裝置的主換熱器和離心式壓氣機、高壓渦輪以及動力渦輪，所采用的技術(shù)方案在于:所述動力裝置是一個帶有余熱氣體進口的主換熱器通過管道分別連接常溫空氣輸入設(shè)備和高壓渦輪并串連接動力渦輪；在高壓渦輪和常溫空氣輸入設(shè)備之間連接有傳動軸，動力渦輪設(shè)置有動力輸出軸。運行正常后，高壓渦輪通過傳動軸帶動常溫空氣輸入設(shè)備運行，動力渦輪的動力輸出軸向外用設(shè)備提供動力，高壓渦輪和動力渦輪采用航空同類設(shè)備，航空類高壓渦輪和動力渦輪可在帶壓高溫氣體情況下，會由于高溫氣體膨脹作功而產(chǎn)生動力。
[0005]上述技術(shù)方案中:所連接的常溫空氣輸入設(shè)備是一個帶有常溫空氣入口的離心式壓氣機。
[0006]在主換熱器與離心式壓氣機之間通過管道串連接有一個回熱器。
[0007]為了將余熱更好利用，動力渦輪設(shè)有回收余熱氣體的管道與回熱器相連接。動力渦輪在運行時，其帶有余熱的氣體排放再通過該管道回收到回熱器，被離心式壓氣機送入回熱器的空氣加以利用。
[0008]本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，由于采用了一個可與高溫余熱氣體設(shè)備相連的主換熱器，將高溫余熱氣體輸入，并通過管道分別連接有常溫空氣輸入和動力輸出設(shè)備，安裝后運行時，高溫余熱氣體可通過主換熱器與回熱器將常溫空氣和循環(huán)空氣轉(zhuǎn)換為具有一定壓力的高溫空氣通過膨脹推動高壓渦輪和動力渦輪運轉(zhuǎn)，并經(jīng)動力渦輪采用傳動軸輸出動力利用，同時帶動離心式壓氣機運行，加之運行后的余熱還可再次回收循環(huán)利用，整體結(jié)構(gòu)非?？茖W合理，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高溫余熱氣體難以回收利用的難點問題，可廣泛推廣到各企業(yè)單位與高壓鍋爐以及熱電設(shè)備配置使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳述。[0010]附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1、主換熱器，2、回熱器，3、離心式壓氣機，4、高壓渦輪，5、動力渦輪，6、余熱氣體連接口，7、常溫空氣入口，8、管道，9、傳動軸，10、動力輸出軸。
【具體實施方式】
[0012]附圖實施例所示:動力裝置是一個帶有余熱氣體進口 6的主換熱器I通過管道8分別連接常溫空氣輸入設(shè)備和高壓渦輪4并串連接動力渦輪5 ;在高壓渦輪4和常溫空氣輸入設(shè)備之間連接有傳動軸9，動力渦輪5設(shè)置有動力輸出軸10。所連接的常溫空氣輸入設(shè)備是一個帶有常溫空氣入口 7的離心式壓氣機3。在主換熱器I與離心式壓氣機3之間通過管道串連接有一個回熱器2。動力渦輪5設(shè)有回收余熱氣體的管道8與回熱器2連接相通。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案中，采用高壓渦輪4和動力渦輪5分別為兩個軸進行傳動，即傳動軸9和動力輸出軸10分軸方式，由于高壓渦輪4輸入的是高溫氣體，高壓渦輪4和傳動軸9均帶有高溫，同時轉(zhuǎn)速高，不利于直接輸出動力，本發(fā)明單一的動力渦輪5和動力輸出軸10作為動力輸出，巧妙的避免了動力輸出時高溫氣體對使用設(shè)備的不利影響。
[0014]本發(fā)明運行狀態(tài)時，主換熱器I通過余熱氣體進口 6與余熱氣體產(chǎn)生的設(shè)備相連接，主換熱器I即通過換熱方式將離心式壓氣機3輸入的常溫空氣加熱為高溫空氣輸入到高壓渦輪4和動力渦輪5推動其運轉(zhuǎn)，其中高壓渦輪4通過傳動軸9帶動離心式壓氣機3正常運行，動力渦輪5通過動力輸出軸10輸出動力使用；在運行過程中，使用后的高溫余熱空氣再經(jīng)動力渦輪5輸入到回熱器2與離心式壓氣機3輸入的常溫空氣進行熱交換后再輸入到主換熱器I進行循環(huán)換熱。本發(fā)明在整體結(jié)構(gòu)組合中，主換熱器I起到了主要的余熱氣體轉(zhuǎn)換利用的作用，離心式壓氣機3泵入常溫空氣使之換熱，同時，加設(shè)串連了一個回熱器2，可在整套裝置中起到循環(huán)利用的作用，加之采用了高壓渦輪4通過傳動軸9與離心式壓氣機3連接傳動和動力渦輪5通過動力輸出軸10進行動力輸出，由此構(gòu)成了分軸結(jié)構(gòu)，互不干擾和影響，運行時可使輸出動力平穩(wěn)強勁，加之整體形成的循環(huán)結(jié)構(gòu)，可讓余熱得到充分的利用。
[0015]本發(fā)明經(jīng)制作樣機測試:余熱氣體連接口 6與高壓鍋爐尾部的煙氣排放口進行連接，設(shè)備運行時，吸入主換熱器I內(nèi)的余熱氣體溫度為900°C、離心式壓氣機3先采用輔助設(shè)備帶動運行，其常溫空氣吸入溫度為20°C、常壓為0.1MPA、流量為2Kg/秒，即常溫常壓空氣；經(jīng)離心式壓氣機3吸入時由于作功和加壓，常溫常壓空氣其溫度上升到135°C，壓力升高到0.28MPA，正常運行后，高溫氣體已使高壓渦輪4和動力渦輪5正常運行，高壓渦輪4的傳動軸9即帶動離心式壓氣機3正常運行，動力渦輪5經(jīng)動力輸出軸10將動力輸出后，經(jīng)動力渦輪5利用后的帶壓高溫氣體經(jīng)管道8將再用帶溫氣體回收到回熱器2內(nèi)，與來至離心式壓氣機3溫度為135°C、壓力為0.28MPA的空氣進行熱能交換，由此回熱器2的進入主換熱器I的溫度已升至590°C，壓力為0.27MPA ;再通過主換熱器I將來自高壓鍋爐900°C的余熱煙氣進行熱能交換，所交換后的氣體溫度已升至870°C，壓力為0.26MPA，此帶壓的870°C氣體進入高壓渦輪4后，由于帶壓的高溫氣體的膨脹作用，驅(qū)動高壓渦輪4高速運轉(zhuǎn)，此后，經(jīng)測試從高壓渦輪4進入動力渦輪5時的溫度為735°C，壓力為0.15MPA，此帶有一定壓力的高溫氣體繼續(xù)在動力渦輪5內(nèi)膨脹作功，使其運轉(zhuǎn)輸出動力，最后經(jīng)動力渦輪5利用后的高溫氣體經(jīng)測試溫度為670°C，壓力為0.11MPA，此溫度的氣體再經(jīng)管道8循環(huán)回收后到回熱器2反復利用，由此構(gòu)成了完整的余熱循環(huán)的充分利用。本實施例樣機測試的結(jié)果:其動力渦輪5所輸出的功率為140千瓦。
[0016]本實施例中的樣機所涉及的主換熱器1、回熱器2、離心式壓氣機3和高壓渦輪4以及動力渦輪5均采用現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備或現(xiàn)有技術(shù)進行制造。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，包括動力裝置的主換熱器(I)和離心式壓氣機(3)、高壓渦輪(4)以及動力渦輪(5)，其特征在于:所述動力裝置是一個帶有余熱氣體進口(6)的主換熱器(I)通過管道(8)分別連接常溫空氣輸入設(shè)備和高壓渦輪(4)并串連接動力渦輪(5);在高壓渦輪(4)和常溫空氣輸入設(shè)備之間連接有傳動軸(9)，動力渦輪(5)設(shè)置有動力輸出軸(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，其特征在于:所連接的常溫空氣輸入設(shè)備是一個帶有常溫空氣入口(7)的離心式壓氣機(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，其特征在于:在主換熱器(I)與離心式壓氣機(3)之間通過管道串連接有一個回熱器(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高溫氣體余熱利用分軸式動力裝置，其特征在于:所述動力渦輪(5)設(shè)有回收余熱氣體的管道(8)與回熱器(2)連接相通。
【文檔編號】F01D15/08GK103527275SQ201210243073
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】賈友祥, 聶忠和, 任學東 申請人:襄陽金飛馳機械設(shè)備有限公司